Elucidation of the roles of neuromusculoskeletal systems for traversability and robustness in locomotion based on a constructive approach

基于建设性方法阐明神经肌肉骨骼系统在运动中的可穿越性和鲁棒性方面的作用

• 批准号: 23360111
• 负责人: AOI Shinya
• 金额: $ 12.06万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23360111/
• 关键词: 歩行; 踏破性・頑健性; 筋骨格・神経機構; ヒト; サル; ラット; ロボット; シミュレーション; 踏破性; 頑健性

To clarify the roles of neuromusculoskeletal systems for traversability and robustness in locomotion, we conducted the following two approaches; 1. Analysis of measured data for humans, monkeys, and rats to investigate their motor functions and 2. Constructive approach using neuromusculoskeletal models and robots to evaluate the functional roles of neuromusculoskeletal systems. From the analysis of humans, we elucidated the phase modulation mechanism by identifying the phase response curve during walking. From the analysis of monkeys, we found the roles of the primary and supplementary motor areas during quadrupedal and bipedal locomotion. From the analysis of rats, we clarified the roles of the cerebellar cortex during stepping over an obstacle during walking. For the constructive approach, we evaluated the contribution of neural control system to traversability and robustness in locomotion using a neuromusculoskeletal model of rats and a biped robot.

为了阐明神经肌肉骨骼系统在运动可穿越性和稳健性中的作用，我们进行了以下两种方法；1. 对人类、猴子和大鼠的测量数据进行分析，以研究它们的运动功能。建设性的方法使用神经肌肉骨骼模型和机器人来评估神经肌肉骨骼系统的功能角色。从人体分析出发，通过识别人体行走时的相位响应曲线，阐明了人体行走时的相位调制机制。通过对猴子的分析，我们发现了主运动区和辅助运动区在四足和两足运动中的作用。通过对大鼠的分析，我们明确了小脑皮层在行走跨越障碍过程中的作用。对于建设性方法，我们使用大鼠和双足机器人的神经肌肉骨骼模型评估了神经控制系统对运动可穿越性和鲁棒性的贡献。

项目成果

歩行中のサル一次運動野の神経細胞活動と後肢筋活動の比較

行走时猴初级运动皮层神经元活动和后肢肌肉活动的比较

• 发表时间: 2011
• 作者: 中陦克己;森大志;村田哲;稲瀬正彦
• 通讯作者: 稲瀬正彦

ヒトの直立姿勢動揺の非線形PID制御モデルの提案

人体直立姿势摇摆非线性PID控制模型的提出

• 发表时间: 2012
• 作者: 橋詰幸治;舩戸徹郎;青井伸也;冨田望;土屋和雄
• 通讯作者: 土屋和雄

Experimental verification of hysteresis in gait transition of a quadruped robot driven by nonlinear oscillators with phase resetting

• DOI: 10.1109/iros.2011.6094480
• 发表时间: 2011-12
• 期刊: 2011 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
• 作者: S. Aoi;S. Fujiki;Daiki Katayama;Tsuyoshi Yamashita;T. Kohda;K. Senda;K. Tsuchiya

Locomotion dynamics and control in humans and animals

人类和动物的运动动力学和控制

• 发表时间: 2014
• 作者: L. Firmin;P. Field;M. Maier;A. Kraskov;P. Kirkwood;K. Nakajima;R. Lemon;and M. Glickstein;中陦克己;S. Aoi
• 通讯作者: S. Aoi

トレッドミル上の歩行運動に関連したサル一次運動野の皮質脊髄路細胞活動およびその他の神経細胞活動

猴子初级运动皮层的皮质脊髓束细胞活动和其他神经元活动与跑步机上的行走运动相关

• 发表时间: 2013
• 作者: 中陦克己;森大志;村田哲;稲瀬正彦
• 通讯作者: 稲瀬正彦